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Neue Forschungsinfrastruktur für High-Performance-Computing
Vervielfachung der Rechenpower für KI-Forschung an der HHU

Mehr als 800.000 Euro hat sie gekostet, nun ist sie eingebaut und betriebsbereit: die neue Computerinfrastruktur für die Künstliche Intelligenz (KI)-Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU). Je nach Anwendung steigt die Leistungsfähigkeit um das 8- bis 450-fache. Damit können neue Forschungsfragen u.a. in der Hirnforschung, der Pharmazie und der Computerlinguistik angegangen werden.

Eine der neuen, speziell für die KI-Forschung, angeschafften Recheneinheiten. (Foto: HHU / Stephan Raub)

Im Jahr 2019 warb die HHU erfolgreich Mittel von Bund und Land NRW ein, im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft begutachteten Großgeräteantrags. Jetzt sind die mit dieser Förderung angekauften Hochleistungscomputer am Zentrum für Informationstechnik (ZIM) in Betrieb gegangen.

„Neben kleineren Erweiterungen starten vier neue, auf die KI-Forschung ausgelegte Hochleistungs-Recheneinheiten“, so Philipp Rehs, Mitarbeiter im Bereich High-Performance-Computing (HPC) des ZIM. „Wir haben die neueste Hardware, die überhaupt erst seit drei Monaten auf dem Markt ist.“

Prof. Dr. Axel Bucher, als CIO (Chief Information Officer) Beauftragter für die strategische Ausrichtung der IT: „Dank der Weitsicht unseres HPC-Teams verfügen wir an der HHU nun mit als Erste in Deutschland über die derzeit mit Abstand leistungsfähigsten Systeme für KI-Anwendung der Welt. Das ist ein bedeutender Fortschritt, von dem viele an unserer Universität profitieren werden.“

Je nach Einsatzfeld steigt die Rechenleistung deutlich an: Bei sogenannten „Double-Precision-Operationen“, mit denen sehr hohe Genauigkeiten erreicht werden, verachtfacht sich die Leistung auf 310 Tera-FLOPS; ein Tera-FLOP entspricht 1 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde. Bei Standard-KI-Anwendungen, die zumeist mit geringerer Genauigkeit auskommen, beträgt die Rechenleistung nun fast 10 Peta-FLOPS, also 10 Billiarden Rechenoperationen. Damit liegt die KI-Rechenleistung um das 450-fache über der von bisherigen Computern an der HHU.

Dr. Stephan Raub, Teamleiter HPC im ZIM: „Mit der neuen Hardware können die Nutzerinnen und Nutzer nun Forschungsfragen angehen, die mit der bisherigen Ausstattung an der HHU nicht möglich waren.“ So will die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Svenja Caspers am Institut für Anatomie I die Faltung des Gehirns simulieren. Prof. Dr. Holger Gohlke vom Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie will Wirkstoffsimulationen durchführen, u.a. auch mit Fokus auf die Behandlung von Coronaviren. Und die Computerlinguistin Prof. Dr. Laura Kallmeyer wird Algorithmen zum maschinellen Textverständnis und zur automatisierten Textübersetzung entwickeln.

Auch Professor Dr. Martin Mauve als Prorektor für Digitalisierung und Direktor des Heine Centers for Artificial Intelligence and Data Science zeigt sich begeistert: "Das ist ein ganz wichtiger Schritt für alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der HHU, die Methoden der künstlichen Intelligenz für Ihre Arbeit einsetzen. Besonders wichtig ist, dass dieser Technologiesprung wirklich allen zur Verfügung steht, die in diesem Bereich aktiv sind.“

Die für KI-Anwendungen entwickelten Computer basieren auf sogenannten Grafikprozessoren, kurz GPUs, die besonders stark bei hoch parallelisierbaren Aufgaben sind. Die neuen Rechner „Nvidia DGX A100“ verfügen über jeweils acht GPUs der neuesten Generation, die sehr leistungsfähig miteinander vernetzt sind. Diese haben nicht nur eine sehr hohe Rechenleistung, sondern sind darüber hinaus auch energieeffizient, was dem Stromverbrauch und der notwendigen Kühlleistung zugutekommt. Darüber hinaus können sie gut in die vorhandene Supercomputer-Infrastruktur am ZIM integriert werden, insbesondere auch in das Hochleistungsspeichersystem, mit dem die KI-Rechner mit Daten versorgt werden.

Wenn Programme einmal nicht die volle Rechenleistung benötigen, ist es durch die „Partitionierung“ möglich, das System quasi in mehrere parallel arbeitenden Computer zu spalten, auf denen dann jeweils andere Anwendungen laufen. So kann die Infrastruktur besonders gut ausgelastet werden. Darüber hinaus spielt bei der neuen Hardware der Datensicherheitsaspekt eine große Rolle: denn verstärkt werden mit den Systemen auch das menschlich Genom analysiert.

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Kategorie/n: Schlagzeilen, Pressemeldungen, ZIM-Meldung, Forschung News
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